ENSAYO DE COLAPSO

Ing. David Luna Durán Investigador CISMID

SUELOS COLAPSABLES Los suelos colapsables son aquellos sin saturar en los cuales se produce un reacomodo radical de las partículas y una gran pérdida de volumen por remojo con o sin carga. La existencia de estos suelos en el mundo y las dificultades ocasionadas a las edificaciones cimentadas sobre ellos han sido reconocidos ampliamente. Tipos de Suelos Colapsables Los depósitos más extensos de suelos colapsables son eólicos o depósitos transportados de arena y limos (loess). Se incluye llanuras de avenidas aluviales, abanicos, flujos de lodo, depósitos coluviales, suelos residuales y tufos volcánicos que pueden producir suelos colapsables. En la mayoría de los casos los depósitos se caracterizan por ser estructuras sueltas de granos gruesos, frecuentes en tamaño de limos a arena, en la Fig N° 1 se presentan estructuras típicas de suelos colapsables.

Arena

A. Tensión Capilar

ArenaAgua

MeniscoArena

B. Enlace Limoso

Arena

Granoslimosos Arena Arena

Arena Arena

Grano agregadoArcilloso

C. Enlace de Agregado Arcilloso

Arena

D. Enlace de Arcilla Floculada

Arena

SoporteArcilloso

Arena

F. Flujo Lodoso Tipo de separación

Arena

Limo oArcilla

F. Estructura Puente Arcilloso

PuenteArcilloso

TerrónArcilloso

Fig. 1: Estructura típica de suelo Colapsable

a) Depósitos eólicos.- Estos depósitos consisten en materiales transportados por el viento, el cual forma dunas, depósitos tipo loess, playas eólicas y grandes depósitos de ceniza volcánica.

b) Depósitos transportados por agua.- Consisten principalmente de depósitos de

sedimentos sueltos a carreados por el agua, los cuales forman abanicos fluviales y flujos deslizantes. Estos materiales pueden ser depositados por una avenida repentina o flujo de lodo derivado de pequeñas cuencas colectoras, sujetas a aguaceros poco frecuentes.

c) Suelos residuales.- Estos suelos son producto del intemperismo y la desintegración y

alteración mecánica de rocas madres. Las partículas de material residual pueden variar de tamaño, de grandes fragmentos de gravas a arenas, limos, coloides y en algunos casos material orgánico.

La estructura del grano colapsable se ha desarrollado como producto de la acción disolvente sobre el material soluble y coloidal. La lixiviación del material soluble y del material fino conduce a una alta relación de vacíos y a una estructura inestable. Otro tipo de suelo que muestra colapso al remojo son aquellos derivados de tufo volcánico, sulfato de calcio, arenas sueltas cementadas por sal soluble, arcillas dispersivas y arcillas montmorilloníticas ricas en sodio. CAUSAS DEL FENOMENO - Estructura parcialmente saturada potencialmente inestable. - Una componente de esfuerzo aplicado o existente, lo suficientemente alta para

desarrollar una condición metaestable. - Un ligante resistente o un agente cementante para estabilizar contactos intergranulares,

el cual se reduce por remojo ocasionando el colapso. La mayoría de suelos colapsables involucra la acción de partículas arcillosas en los enlaces entre los granos gruesos de arena.

- Agentes cementantes tales como: óxido de hierro, carbonato de calcio, o la soldadura de granos en contacto, proporcionan esfuerzos resistentes para muchos suelos colapsables. La acción de este cementante es frecuentemente el agente principal de colapso en loess. El grado al cual el agente cementante pierde su efectividad depende del grado de contaminación, del ingreso del agua y del grado de disolución del agente cementante involucrado.

- Un incremento en la carga podría aumentar este efecto; también una elevación en la presión sobre el suelo incrementaría el grado de disolución, el cual podría producir un incremento retardado en la consolidación. Sin embargo, cualquiera que sea la base física del esfuerzo ligante, todos los suelos colapsables son debilitados por la adición de agua. Un colapso es más inminente cuando los granos son mantenidos juntos por succión capilar, siendo lento en el caso de cementante químico y mucho más lento en el caso de arcillas.

Reconocimiento del Problema en Campo y Laboratorio Un ingeniero geotécnico debe saber identificar fácilmente los suelos que pudieran colapsar y determinar la cantidad de colapso que puede ocurrir. Los depósitos de suelos más probables a colapsar son: a) Terraplenes o rellenos sueltos. b) Arenas alteradas transportadas por el viento. c) Lavado de colinas de consistencia suelta. d) Granito descompuesto u otra roca ígnea ácida. Gibbs (1963) ha propuesto el uso de la densidad seca natural y el límite líquido como criterio para predecir el colapso. Su método está basado en la premisa de que un suelo que tiene suficientes espacios vacíos para retener una humedad equivalente a su límite líquido en saturación, es susceptible de colapsar en estado sumergido. Los suelos cuyas densidades han sido graficada sobre la línea mostrada en la Fig. N° 2, se encuentran en condición suelta y cuando estén completamente saturados tendrán un contenido de humedad mayor que el límite líquido.

Límite Líquido ( % )

Peso

Uni

tario

Sec

o ( l

b/pi

e )

3

100

110

Suelos en los que ha sidoobservado el colapso

Suelos en los quegeneralmente nose ha observadoel colapso

G = 2.70s

G = 2.60s

50

60

70

80

90

10 20 30 40 50

Fig. 2: Suelos Colapsables y No Colapsables ENSAYOS DE COLAPSO EN EL LABORATORIO Equipo Los aparatos serán de acuerdo a los requerimientos del ensayo de consolidación unidimensional ASTM D2435. Los discos porosos y papel filtro que cumpla el requerimiento del ensayo de consolidación. Preparación de la muestra e instalación La muestra debe ser relativamente inalterada. Para determinar el potencial de colapso (Ic), las muestras deben ser tomadas utilizando método secos como son: el barreno de doble y bloques extraídos manualmente. Cortar el suelo de acuerdo con las dimensiones del anillo del ensayo de consolidación unidimensional. Determinar sus propiedades físicas, tales como humedad natural, peso, volumen, gravedad específica de sólidos, límites de consistencia, distribución granulométrica, según las normas.

Procedimiento del ensayo de colapso Instalar la muestra en el anillo del consolidómetro después de haber determinado el peso inicial de la masa húmeda y altura de la muestra y fijar el conjunto anillo-muestra en el consolidómetro. Aplicar una carga de contacto 0.05 kg/cm2 (5 Kpa), después de 5 min tomar lectura del deformímetro, aplicar incrementos de carga a cada hora, hasta que se aplique la presión vertical apropiada. Los incrementos de carga serán 0.12, 0.25, 0.50, 1.00, 2.00, etc Kg/cm2. (12, 25, 50, 100, 200, etc) o cargas de acuerdo al método de ensayo ASTM D2435, registrar la deformación antes de incrementar una nueva carga. El esfuerzo que se aplicará al suelo para evaluar el colapso dependerá de que si el potencial de colapso (Ic) o índice de colapso (Ie) determinado es apropiado para el caso estudiado. El potencial de colapso (Ic) es la magnitud de colapso relativa del suelo, determinado para cualquier presión vertical. El índice de colapso (Ie) es la magnitud de colapso relativa del suelo determinado bajo una presión de 2 kg/cm2 (200 Kpa). Después de aplicar la carga vertical apropiada, por el tiempo de 1 hora, inundar la muestra con agua desairada y destilada, registrar las deformaciones vs tiempo para un ciclo de lecturas de 0.1, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15 y 30 min, 1, 2, 4, 8, 24 h. o según el ensayo ASTM D2435. Continuar el ensayo según procedimiento del método de ensayo de consolidación unidmensional D2435. La duración de cada incremento de carga en el estado inundado será de 24 h o hasta que la consolidación primaria sea completa. En la Fig. N° 3 se presenta un resultado típico del ensayo de colapso.

Rel

ació

n de

Vac

íos

( e )

, e0

200 kPa Log P

, ∆eC

Figura 3: Prueba Típica de Ensayo de Colapso

Reajuste de la curva de lamáxima consolidación normal

Suelo inundado luego de24 hrs bajo una carga de 1 kPa.

∆eS

( e0 i)

( e0 )P0

( e0 f)

∆eC

∆P

P0

Log P (Kpa)

PC

ColapsoRel

ació

n de

Vac

íos

( e )

Figura 4: Prueba de Doble Consolidación y Reajuste para suelo Normalmente Consolidados

Reajuste de la curva de lamáxima consolidación normal

Suelo inundado luego de24 hrs bajo una carga de 1 kPa.

( e0 i)

( e0 )P0

( e0 f)

∆PP0

Log P

PC

Colapso

∆eS

∆eC

Rel

ació

n de

Vac

íos

( e )

Figura 5: Prueba de Doble Consolidación y Reajuste para Suelos Consolidados

Cálculo Determinación del potencial de colapso.

100xh

ddI

o

ifc

−=

donde: di = lectura del dial con el esfuerzo adecuado antes de la saturación (mm.) df = lectura del dial bajo el esfuerzo adecuado después del humedecimiento (mm.) ho = altura inicial de la muestra (mm.) Puede ser evaluado en términos de relación de vacíos:

100xe1

Io

ec +

∆=

donde: ∆e = cambio de relación de vacíos bajo el esfuerzo adecuado antes y después de la inundación. eo = relación de vacío inicial La evaluación de un suelo colapsable será de acuerdo a la siguiente tabla:

Indice de colapso Ie (%)

Grado de colapso

0 0.1 - 2.0 2.1 - 6.0 6.1 - 10.00 > 10

Ninguno Leve Moderado Moderamente severo Servero

CONCLUSIONES - El colapso de los suelos es la disminución moderada de volumen cuando está con bajo

contenido de humedad y una gran pérdida cuando está sumergido. - La magnitud de asentamiento depende del contenido de humedad del suelo. En estado

sumergido y bajo la aplicación de cargas verticales los suelos colapsables presentan un mayor asentamiento.

- Los suelos colapsables existen en todo el mundo principalmente en la regiones áridas y semiáridas. Los depósitos eólicos, coluviales, residuales, tubos volcánicos, etc. son suelos que pueden ser colapsables.

- En muchos casos los suelos colapsables no son detectados durante la inicial

investigación. Mayor investigación sobre la existencia de estos suelos y los métodos de tratamiento son necesarios.

REFERENCIAS 1. ASTM D5333-92 (Reaprobado 1996) "Measurement of Collapse Potential of Soils" 2. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 1980 "Design Considerations for

Collapsible Soils".

INFORME : --------SOLICITANTE : --------PROYECTO : --------UBICACION : --------FECHA : --------

Sondaje : SG - 01 Fecha de inst. : 12 de Abril de 2002: --- Clasificación : ML: 1.20 - 1.80 Estado : Inalterado

DATOS DEL ESPECIMEN Humedad inicial (%)Altura ( h ) (cm) Humedad final (%)Diámetro ( φ ) (cm) Grado Sat. inicial (%)Grav. Esp. Rel. Sól. (Gs) Grado Sat. final (%)

ETAPA SIN AGUA

( Kg/cm²) (mm) (mm) (g/cm³) (%)0.00 0.00 9.50 1.419 0.00.10 0.08 9.46 1.425 0.40.20 0.16 9.42 1.431 0.80.40 0.24 9.38 1.437 1.30.80 0.35 9.32 1.446 1.91.60 0.55 9.22 1.461 2.9

ETAPA CON AGUA

( Kg/cm²) (mm) (mm) (g/cm³) (%)1.60 6.46 12.54 6.27 2.149 34.03.20 6.95 12.05 6.03 2.237 36.6

18.45

0.9650.9570.9490.9370.916

18.9218.8418.7618.6511.595

11.710

11.398

DeformaciónVertical

DensidadSeca

(mm)19.00

CargaAplicada

Lectura Final

71.7

Asent. AlturaDrenada

AlturaPromedio

2.80

Muestra

8.324.923.9

1.906.00

Profundidad (m)

11.950(mm)

11.86511.790

Relaciónde Vacíos

AlturaDrenada

(e)0.974

DensidadSeca

Relaciónde Vacíos

CargaAplicada

Lectura Final

Asent. AlturaPromedio

DeformaciónVertical

(mm) (mm) (e)0.3030.252

5.4905.000

ENSAYO DE COLAPSO(ASTM-D5333)

INFORME : -------- Sondaje : SG - 01SOLICITANTE : -------- Muestra : ---PROYECTO : -------- Profundidad (m) : 1.20 - 1.80UBICACION : -------- Clasific. (S.U.C.S.) : MLFECHA : -------- Estado : Inalterado

Eje X Eje YDiferencial 1.35 0.92

1.35 0.30Superior 1.35 0.92 Diferencial= 0.614

1.60 0.92 Colapso = 31.09 %Inferior 1.60 0.30

1.35 0.30

con agua sin agua0 0.97374959 1.6 0.302674729

0.1 0.96491966 3.2 0.2517727660.2 0.95712854 3.2 0.2517727660.4 0.94881802 3.2 0.2517727660.8 0.93687164 3.2 0.2517727661.6 0.91640697 3.2 0.2517727661.6 0.91640697 3.2 0.251772766

3.2 0.2517727661.6 0.91640697 3.2 0.2517727661.6 0.30267473 3.2 0.251772766

3.2 0.2517727663.2 0.251772766

ENSAYO DE COLAPSO(ASTM-D5333)

CURVA DE COLAPSO

∆e

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.1 1.0 10.0Carga Aplicada (Kg/cm²)

Rel

ació

n de

vac

íos

( e )

RESULTADOS∆ e = 0.614

Colapso = 31.09 %

ENSAYO DE CONSOLIDACION Ing. David Luna Durán

Investigador CISMID

CONSOLIDACION Consolidación es la disminución del volumen del suelo debido al flujo de agua. Por el cambio de la carga hidráulica a causa de las sobrepresiones intersticiales positivas generada por la aplicación de la carga. Las ecuaciones que rigen la consolidación (o expansión) son desarrolladas bajo las siguientes condiciones : - Antes de aplicar la carga, las presiones intersticiales son hidrostáticas. - En la arcilla, la carga produce un incremento de presión intersticial (∆u) debido al

incremento de la carga hidráulica, la presión intersticial del agua no es una función única del grado de saturación o contenido del agua, sino que depende de la historia del suelo, por ello solamente existen sobrepresiones intersticiales en la arcilla y prácticamente todo el asentamiento se debe a cambios de volumen.

- La dimensión horizontal en la que se producen los cambios es muy grande respecto al

espesor del estrato que se consolida, por lo que todas las secciones verticales tienen la misma distribución de presiones intersticiales y de esfuerzo con la profundidad.

- En capas de arena, gravas, relleno, la velocidad de disipación es rápida por lo que las

presiones intersticiales y la carga total del agua, no varía por efecto de la carga.

- Para evaluar la velocidad de disipación de las presiones intersticiales o velocidad de

asentamiento se debe determinar el valor adecuado del coeficiente de consolidación Cv.

ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL El ensayo de consolidación consiste en aplicar un esfuerzo de carga vertical controlado a una muestra de suelo, confinada lateralmente y drenada axialmente, la dimensión horizontal en la que se producen los cambios es muy grande respecto al espesor del estrato que se consolida. Toda deformación ocurre en el eje vertical, el flujo de agua solo se produce en dirección vertical.

Este ensayo normalmente es realizado en muestras no disturbadas de suelos de grano fino, así como en suelos compactados y residuales.

Los esfuerzos se aplican siguiendo una secuencia de cargas normalizadas, la carga es el doble de cada incremento. En cada carga, la muestra presenta una deformación o consolidación primaria debido a la disipación de las sobrepresiones intersticiales, después continua la consolidación secundaria que se produce muy lentamente, esto se debe a que el esqueleto mineral tiene propiedades de esfuerzo-deformación que dependen del tiempo. Los resultados del ensayo de consolidación son dependientes de la duración de cada incremento de carga, generalmente el tiempo de cada incremento es de 24 h. Sin embargo para otros tipos de suelos, la duración puede ser mayor de 24 h. El ensayo de consolidación unidimensional se basa en la teoría de consolidación propuesta por Terzaghi considerando las asunciones siguientes: - El suelo es saturado y tiene propiedades homogéneas - El flujo de agua de los poros es en dirección vertical - La compresibilidad de partícula del suelo y agua del poro es despreciable, comparando

con la compresibilidad del esqueleto suelo. EQUIPO Pórtico de Carga Un dispositivo apropiado para aplicar carga vertical, capaz de mantener una determinada presión por un período de tiempo, debe tener una capacidad para ensayos a presiones altas con una exactitud de ± 0.5% de la carga aplicada. La mayoría de aparatos de carga que se utilizan hoy en día consiste en pórticos de carga donde se aplica la presión a la muestra por un peso estático que actúa a través de un sistema de brazo de palanca, también se han utilizado unidades operadas con sistemas hidráulicos y neumáticos, especialmente para presiones altas y carga dinámica, sin embargo, dichos sistemas son costosos y requieren mayor mantenimiento que los sistemas simples de brazo de palanca.

El primer tipo de pórtico de carga con brazo de palanca de gran aceptación, empleó una plataforma de balanza como se muestra en la Fig. N° 1a. Este aparato se empleó en MIT en los años 30 por Terzaghi y Casagrande. La celda de Consolidación se centraba en la plataforma y el peso corredizo se ajustaba para balancear la viga y compensar el peso de la celda. Un sistema de carga que pasaba a través de la plataforma sin hacer contacto con esta se centraba sobre la celda.

Un segundo tipo de pórtico de consolidación mostrado en la Fig. N° 1b, fue diseñado por Bishop en Londres. La ganancia mecánica es de aproximadamente 10. La celda de consolidación esta colgada de la misma viga en donde se colocan los pesos, la celda se levanta contra un punto fijo. Este modo de operación no es conveniente si se emplea un amplio rango de tamaños (pesos) de celdas de consolidación debido a la necesidad de utilizar diferentes contrapesos. Este aparato tiene la ventaja de tener un gato montado en el pórtico fijo de tal modo que la viga puede ser renivelada en cualquier momento durante la carga. Un tercer tipo de pórtico de consolidación que ha recibido amplia aceptación es aquel mostrado en la Fig. N° 1c. Este aparato fue diseñado por Casagrande, la celda de Consolidación descansa en un pórtico que está en un lugar fijo, la presión de consolidación se aplica a través de un sistema de palanca como se ilustra. La viga de carga se contrapesa con otra viga o con un peso colgado de una polea como se muestra. Este aparato tiene una ganancia mecánica de 10 a 12, la desventaja es que no existe una forma conveniente de nivelar la viga durante el ensayo de consolidación y la carga no es muy sensible a la posición de la viga y como resultado de la baja ganancia mecánica, la viga no cae mucho durante el ensayo, se necesitan mayores pesos que en el tipo plataforma de balanza debido a la menor ganancia mecánica. Un cuarto tipo de pórtico de consolidación basado en el tercero. Este tipo de pórtico tiene una ganancia mecánica de 56 veces. Cuenta con el mecanismo para nivelar la viga durante el ensayo de consolidación pudiendo ensayarse con cargas muy sensibles.

Deformímetro

Plataforma

Gata

Pórtico

CeldaCarga

Pesa corrida

Pesas

PLATAFORMADE BALANZA

( A )

BISHOP

Celda

Apoyo

Pesas

Contrapeso

Gata

Placa inferior

Deformímetro

( B )

CASAGRANDE

Celda

Deformímetro

Pesas

Plataforma fija

Cable

Polea sin fricción

Contrapeso de la viga

Punto de apoyo

( C )

Celda

Pesas

Plataforma fija

Cable

Polea sin fricción

Deformímetro

Contrapeso

Punto de apoyo

Contrapeso

Contrapeso

( D ) Figura 1: Vistas Esquemáticas de Varios Tipos de Pórticos de Consolidación Mecánica

Consolidómetro Una celda de consolidación o anillo ya sea fijo o flotante para mantener la muestra dentro. La relación mínima entre el diámetro y altura de la muestra, deberá ser de 2.5, y diámetro mínimo será de 50 mm, las dimensiones reales de la muestra inalteradas depende de los factores tales como tipo de muestreador, tamaño máximo de partículas, capacidad del pórtico de carga, etc. Para muestras obtenidas manualmente y muestras compactadas se emplearan anillos de 4 1/4" y 1 1/4", los anillos más grandes son difíciles de utilizar pero pueden emplearse si la muestra contiene partículas de gran tamaño que no permitan utilizar anillos pequeños. El mayor tamaño de partículas no deben exceder del 10% del espesor del especímen, aunque puede tolerarse unas cuantas partículas con dimensiones de hasta el 25% del espesor de la muestra, si se anticipa un pequeño cambio de volumen relativo durante el ensayo. Los discos porosos deberán ser de carburo de silicona, óxido de aluminio o material similar no corrosivo, los discos deberán ser de grano fino y permeable. Para prevenir la intrusión del suelo en los discos, se deberá usar papel filtro con características de permeabilidad y durabilidad.

INSTALACION DEL SUELO EN EL ANILLO Se debe tomar todas las posibles precauciones para minimizar la disturbación del suelo, cambios de humedad, densidad, etc., durante la preparación del especímen. Es recomendable que cualquier anillo cortante cilíndrico de diámetro apropiado sea usado para cortar el suelo, cuidadosamente insertar el especímen en el anillo de consolidación con un mínimo esfuerzo. Suelos que pueden ser dañados fácilmente con el corte, pueden transferirse directamente del tubo de muestras al anillo, con tal que el anillo tenga el mismo diámetro como el tubo de muestreo (Fig. N° 2).

Anillo de Consolidación

Placa de plástico

Muestra de suelo

Dirección de ajuste

Figura 2: Vistas Esquemática de Operación de Ajuste

EJECUCION DEL ENSAYO DE CONSOLIDACION Ensamblar la celda de consolidación en el pórtico de carga, aplicar la carga de asiento de 0.05 kg/cm2 (5 Kpa). Inmediatamente ajustar el indicador de deformación y anotar la lectura inicial, la celda de consolidación deberá ser llenada con agua desairada y destilada, en estas condiciones la muestra, tenderá a expandirse, por lo que se deben aplicar cargas para prevenir la expansión, notándose que debe mantenerse constante el espesor de la muestra de suelo, cuando la muestra llega al equilibrio de volumen constante, la presión aplicada para mantener el equilibrio se conoce como presión de expansión, después de esta presión se incrementa la presión de consolidación, las cargas deben ser el doble de la carga aplicada, como por ejemplo las siguientes cargas 0.12, 0.25, 0.50, 1.0, 2.0 Kg/cm2, etc, (12, 25, 50, 100, 200 Kpa, etc). La máxima carga dependerá del propósito del ensayo, así si se requiere la pendiente y forma de la curva de compresión virgen o determinación de la presión de pre consolidación, la presión final aplicada debe ser mayor de cuatro veces a la presión de preconsolidación.

Para cada carga aplicada se registrará la altura o cambio de altura a intervalos de tiempo aproximadamente 0.1, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8; 15 y 30 min y 1, 2, 4, 8 y 24 h, para obtener datos de tiempo-deformación. El tiempo requerido será hasta que la consolidación primaria sea completa. Para algunos suelos los períodos necesarios de tomados de datos podrá ser más de 24 h. En la etapa de descarga la presión se reduce a razón de 1/2 o 1/4 cada carga sucesiva hasta la carga de asiento 0.05 Kg/cm2 (5Kpa)

DESMONTAJE Cuando se remueve la presión de desmontaje la muestra desarrollará una presión de poros, aproximadamente igual a la presión de consolidación final. Por lo tanto, es recomendable descargar la muestra hasta una presión muy baja (5 Kpa) para evitar que la muestra tome agua de la celda de consolidometro y el contenido de agua final sea bajo la presión final. Cálculos Se determinará : El contenido de humedad inicial y final del especímen

100xM

MM(%)w

d

dToo

−= ; 100x

MMM

(%)wd

dTff

−=

donde: MTo = masa húmeda antes del ensayo. MTf = masa húmeda después del ensayo. Md = masa seca. - Densidad seca γd, volumen de sólidos (Vs), altura de sólidos (Hs)

VMd

d =γ ; w

ds xG

MV

γ= ;

AVH s

s =

donde:

V = volumen del especímen (cm3) G = gravedad específica de sólidos γw = densidad del agua (g/cm3) A = área del especímen (cm2)

- Relación de vacíos para cada carga aplicada

s

so

HHHH

e∆−−

=

- Grado de saturación inicial y final. - Cálculo del coeficiente de consolidación (Cv). Para determinar con buena

aproximación la velocidad de asentamiento real o la velocidad de disipación de las presiones intersticiales se debe determinar el coeficiente de consolidación (Cv) adecuado.

Se determinará el Cv de cada incremento de carga mediante la siguiente relación:

tTHC

2

v =

donde:

T = factor de tiempo (adimensional) t = tiempo correspondiente al grado de consolidación. H = longitud de drenaje.

El tiempo (t) correspondiente al grado de consolidación se determinará por los siguientes métodos:

Método de la raíz cuadrada.- El tiempo (t) se determinará para un grado de consolidación de 90%, correspondiéndole el factor tiempo T= 0.848 (Fig. N° 3 ).

Raíz Cuadrada de Tiempo t(min)

Lect

ura

del E

xten

sóm

etro

(m

m)

Compresión secundaria

Compresión inicial

Com

pres

ión

prim

ariaC = T x H

tv 90

90

2

0.9 (l - l )90 0

- lf

- l100

- l90

- t90

- m 15 % m

- lo

- do

Porcentajedeconsolidación(%)

0.15 m

m

0.0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4Factor tiempo t

Curva Teórica = f ( t )µ

Figura 3: Curvas de Consolidación – Método de la Raíz Cuadrada

Método logarítmico.- El tiempo (t) se determinará para un grado de consolidación de 50% correspondiéndole el factor de tiempo T= 0.197. (Fig N° 4 ).

6.5

6.0

5.5

5.0

4.5

4.0

3.5

Lect

ura

del E

xten

sóm

etro

(m

m)

0.1 1 10 100 1000Tiempo (min)

- l50

- t50

- a- a

- t¼

C

- t1

B

- lf

- l100 Linea teórica de 100 % de consolidaciónA

Linea teórica de 0 % de consolidaciónC

onso

lidac

ión

Prim

aria

Consolidación Secundaria- t100

Asintota

Tangente

Porc

enta

je d

e co

nsol

idac

ión

(U)

0.01 0.1 1.0 2.0Factor tiempo (log t)

Curva TeóricaU = f ( t )

Figura 4: Curvas de Consolidación – Método Logaritmo - Determinación de la presión de preconsolidación (Pc), índice de compresión (Cc),

índice de recompresión (Cr); estos valores se obtienen de la Fig N° 5. Log de presión-relación de vacíos.

Rel

ació

n de

vac

íos

( e )

Logaritmo de presión (Kpa)

9

8

7

6

5

10 100 1000

P = 122 KpaC

e = 0.777O

C = = 0.115 log 10

C 0.155

C = = 0.018 log 10

r 0.018

0.11

5

0.01

8

Figura 5: Curva de Consolidación

CONCLUSIONES - El Ensayo de Consolidación se hace sobre muestras de dimensiones que tengan la

relación mínima diámetro altura de 2.5, y diámetro mínimo 50 mm. - El Ensayo de Consolidación es Unidimensional por el hecho que la muestra está

confinada, lateralmente por el anillo metálico. - Se debe tener en consideración que en las estimaciones de los asentamientos desde el

punto de vista del ensayo estos difieren de los que realmente ocurrirían en el campo debido a las hipótesis y condiciones específicas en que se desarrolla la teoría de consolidación y el tiempo tan corto en el que se realizan los ensayos.

- Es importante tener en cuenta para las cimentaciones no solo el máximo asentamiento,

sino también como se desarrollan estos con respecto al tiempo. - Los Ensayos de Consolidación se realizan en muestras en estado saturado por que en

estas condiciones son las que se originan los asentamientos en las estructuras; los asentamientos diferenciales originan momentos flectores adicionales que deben, ser previstos para poder ser reducidos convenientemente.

- En las arcillas con un contenido de humedad regular y bajo las cargas transmitidas no se produce mucho asentamiento, sin embargo cuando se incrementa la humedad a un estado saturado pueden producirse asentamientos de consideración.

- En las arcillas en algunos casos al humedecerse se puede presentar el hinchamiento

originando levantamientos especialmente de estructuras livianas. - En los ensayos de consolidación unidimensional, por ser el anillo de confinamiento

rígido e impermeable de modo que el flujo de agua se restringe a la dirección axial, el coeficiente de consolidación obtenido se aplica a problemas de campo en donde el flujo también es unidimensional.

- El coeficiente de permeabilidad del suelo es generalmente mayor en el flujo paralelo a

los planos de estratigraficación que en el sentido vertical, por lo tanto no es generalmente permisible utilizar el coeficiente de permeabilidad determinado de un ensayo de consolidación unidimensional en problemas de drenaje multidireccional en el campo.

- Para algunos suelos orgánicos donde es difícil obtener muestras inalteradas los

coeficientes de compresibilidad y otras propiedades se pueden relacionar con valores de propiedades más fáciles de obtener y corroborar con experiencias.

- Las deformaciones en el lecho de la cimentación se desarrolla en forma consecutiva de

arriba hacia abajo. Al aumentar la profundidad, la magnitud de las deformaciones disminuyen gradualmente. Esto se debe a que la presión impuesta es contrarrestada por la resistencia reactiva del suelo la cual aumenta con la profundidad, la profundidad a la cual cesan las deformaciones se conoce como profundidad límite de la zona de deformaciones.

- La profundidad de la zona de deformaciones que se desarrolla va en aumento a medida

que crece la carga impuesta y transcurre el tiempo. REFERENCIAS - ASTM D2435-96 "ONE DIMENSIONAL CONSOLIDATION PROPERTIES OF

SOILS". - Juarez Badillo – Rico Rodríguez “Mecánica de Suelos” - Roy Whitlow “Fundamento de Mecánica de Suelos” - Lambe, Whitman "Mecánica de Suelos".

ENSAYO DE EXPANSION

Ing. David Luna Durán

Investigador CISMID SUELOS EXPANSIVOS Expansión es el aumento del volumen del suelo debido al flujo del agua por el cambio de la carga hidráulica a causa de las presiones intersticiales negativas. Es el comportamiento de los suelos como resultado de cambios en el equilibrio de sus componentes mecánicos y físico - químicos. Los suelos expansivos se caracterizan por tener el siguiente comportamiento mecánico. - Contracción de la arcilla debido al secado. - Expansión de la arcilla al humedecerse. - Desarrollo de presiones cuando está confinada y no puede expandirse. - Disminución de la resistencia al corte y de la capacidad de soporte al expandirse.

METODOS DE RECONOCIMIENTOS DE SUELOS EXPANSIVOS Existen diferentes Métodos de Clasificación del Potencial de Suelos Expansivos, dentro de los que se pueden citar los siguientes: 1. Métodos de Identificación Mineralógica

La composición mineralógica de los Suelos Expansivos tienen una influencia en el potencial de su hinchamiento, la carga eléctrica negativa de la superficie de los minerales, la fuerza de enlace entre ellos y la capacidad de cambio de cationes contribuyen en la expansión de las arcillas. La capacidad de absorción de agua de algunos minerales, como la motmorillonita, es otro factor determinante en el potencial de expansión. Por lo tanto la identificación de estos minerales a través de difraxión de rayos X, etc., nos permite determinar dicho potencial.

2. Método Indirecto

- Métodos de Indices como los ensayos de Límite de Atterberg, contracción lineal, contenido coloidal, etc. Existen una serie de correlaciones que permiten estimar el potencial de expansión a partir de estos índices, tal como se muestra en las Tablas 1 y 2.

Tabla 1: Relación entre el potencial de hinchamiento y el índice de plasticidad – Seed, Woodward y Ludgren, 1962

Indice de Plasticidad Potencial de hinchamiento

0 – 15 10 – 35 20 – 55

35 ó más

Bajo Medio Alto

Muy alto

Tabla 2: Potencial expansivo, Altemeyer, 1965

Límite Contracción Contracción Lineal Grado Exp. < 10

10 – 12 > 12

< 8 5 – 8 0 – 5

Crítico Marginal

No Crítico - Método de actividad. Propuesto por Seed, Woodward y Lundgren (1962). Fig. 1.

10cIpActividad−

=

donde: Ip = Indice plástico c = Porcentaje de tamaño de partículas menor de 0.002 mm.

- Medida de cambio potencial de volumen (PVC)

La determinación del cambio potencial del volumen (PVC) del suelo fue desarrollado por T.W. Lambe (1960), muestras remoldeadas fueron ensayadas en el anillo de consolidación con esfuerzo de compactación de 55,000 lb-pie/pie3 bajo una presión inicial de 220 lib/pie2, añadiéndose agua y midiéndose la presión de expansión, ésta es

designada como índice de hinchamiento. De la figura 2 el índice de hinchamiento puede ser convertido a cambio potencial de volumen. Lambe (1960) estableció las categorías de PVC. Tabla N° 3.

Tabla 3: Cambio Potencial de Volumen (PVC) Lambe, 1960

Grado de PVC Categoría

< 2 2 – 4 4 – 6 > 6

No crítico Marginal Crítico

Muy crítico

Figura 1: Cambio potencial de volumen, Lambe 1960.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1

2

3

4

5

Figura 2: Actividad, Seed Woodward y Ludgren, 1962

3. Métodos Directos

Los métodos más confiables para determinar el potencial y presión de hinchamiento de los suelos, son por mediciones directas, las cuales pueden ser realizadas en el campo o en el Laboratorio.

- Método de Campo

La prueba de carga de expansión en el campo es la prueba más significativa donde se trata de encontrar la presión de expansión para un cierto cambio de volumen. La ventaja es de controlar o determinar la expansión vertical, aunque el cambio de volumen es tridimensional.

La desventaja es que se requiere un mayor tiempo para obtener un contenido de humedad uniforme en toda la masa del suelo.

- Método de Laboratorio

- Ensayo de Expansión o Asentamiento Unidimensional de Suelos Cohesivos. Este ensayo está basado en las Normas ASTM D4546. Este método puede ser usado para determinar la magnitud de expansión o asentamiento bajo una presión vertical conocida, o determinar la magnitud de presión vertical necesario para mantener el volumen o altura constante.

EQUIPO

El aparato debe ser tal que cumpla los requerimientos del ensayo de consolidación unidimensional, una extensión de anillo puede agregarse al anillo de consolidación. Los discos porosos y el papel filtro ya descritos en el ensayo de consolidación unidimensional.

MUESTRA

La muestra de suelo puede ser inalterada o compactada en el laboratorio. Las muestras inalteradas deben ser obtenidas mediante técnicas de exploración como ASTM D1587 y D3550, para minimizar perturbaciones, cambio de humedad, peso, etc. en el transporte y preparación de la muestra.

Instalación de la Muestra en el Aparato

Tallar e instalar en el anillo de la muestra de consolidación unidimensional. Del material de corte, determinar sus propiedades físicas tales como humedad natural, gravedad específica de sólidos, límites de consistencia, distribución granulométrica y de la muestra a ensayar determinar su peso volumétrico. Instalar la celda de consolidación y aplicar una carga de asiento de 0.01 kg/cm2 (1 Kpa), después de 5 minutos ajustar el indicador de deformación y anotar la lectura inicial.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Este ensayo es desarrollado bajo tres métodos:

Método A

Después de tomar la lectura inicial de deformación bajo la carga de asiento de 0.01 Kg/cm2, llenar con agua la celda, en estas condiciones la muestra se expande. Tomar lecturas de deformación a 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 15.0 y 30 min, 1, 2, 4, 8, 24, 48, 72 h, continuar el ensayo, hasta que las lecturas de deformación sean similares; en esta condición la muestra ha generado expansión primaria y secundaria o hasta que la expansión primaria sea completa.

La expansión primaria usualmente es la que se desarrolla a corto plazo y la expansión secundaria es la que se desarrolla a largo plazo. Del gráfico tiempo-expansión (Fig. N° 3), se trazan tangentes a las curvaturas de pendientes abruptas y suave; la intersección de estas tangentes nos determina los tramos de expansión primaria y secundaria.

Después de completada la expansión aplicar presiones verticales de 0.05, 0.10, 0.20, 0.40, 0.80, etc., Kg/cm2 (5, 10, 20, 40, 80 Kpa, etc) manteniendo cada presión

constante de acuerdo al procedimiento del ensayo de consolidación unidimensional Norma ASTM D2435. Aplicar la presión hasta obtener la relación de vacíos inicial.

Este método puede ser modificado aplicando la presión vertical inicial equivalente a la presión in situ u otra carga apropiada durante 5 min. Tomar la lectura del deformimetro y quitar la presión excepto la carga de asiento (0.01 kg/cm2) y después de 5 min., tomar la lectura de deformímetro e inmediatamente inundar el especímen y continuar el ensayo del modo ya descrito. En la Fig. N° 4a se muestra el procedimiento de este Método.

0.1 1 10 100 1000 100004.07

4.06

4.05

4.04

4.03

4.02

4.01

Tiempo (min)

Lect

ura

delD

ial

(mm

)

T = 0.8 min1

T = 0.2 min¼

Expansión Primaria Expansión Secundaria

Fin de laexpansiónprimaria

Cero de laexpansiónprimaria

Figura 3: Curva de Expansión

101 100 10000.76

0.80

0.84

0.88

0.92

Presión (kPa)σ1

Rel

ació

nde

Vac

íos

(e)

10000

−σsp = 400 kPa

2

-e = 0.785o

--σvo = 100 kPae = 0.830vo

51

3 Saturado

-e = 0.908se4

Figura 4 (a): Curva de Presión Vs. Relación de Vacíos – Método A

Método B

Después de tomar la lectura inicial del deformímetro bajo la carga de asiento aplicar la carga vertical equivalente a la presión in situ estimada u otra carga apropiada. Después de 5 min. tomar la lectura de deformación e inmediatamente inundar con agua la muestra. Seguir el procedimiento descrito en el Método A, etapa de expansión y consolidación. En la Fig. N° 4b se muestra el procedimiento de este método.

1 10 100 10000.76

0.80

0.84

0.88

0.92

Presión (kPa)σ1

Rel

ació

nde

Vací

os(e

)

10000

-2

0

2

4

Saturado

-e = 0.785o

2

1

54−σsp = 350 kPa

3

--σvo = 100 kPae = 0.820vo

∆e

Figura 4 (b): Curva de Presión Vs. Relación de Vacíos – Método B Método C

Después de tomar la lectura inicial del deformímetro bajo la carga de asiento (0.01 kg/cm2) aplicar la carga vertical (σ1) equivalente a la presión in situ estimada u otra carga apropiada. Después de 5 min. tomar la lectura del deformímetro, inmediatamente inundar el especímen con agua, aplicar incrementos de carga vertical necesarios para prevenir la expansión. La variación de deformación no debe ser mayor de 0.01 mm obteniéndose la presión de expansión. Después continuar con las cargas de consolidación como fue descrito en el Método A. En la Fig N° 4c se presenta el procedimiento de este método.

7

6

5

3

CS

CC

42

1

Figura 4 c: Curva de Presión Vs. Relación de Vacíos – Método C

Cálculos

Se determinará el contenido de humedad inicial, final, masa húmeda, masa seca inicial y final, relación de vacíos en cada etapa de carga y el cálculo del porcentaje de expansión (%E).

Cálculo del Porcentaje de expansion (% E ) Método A

El poecentaje de expansión libre (%E) con una presión vertical de asiento de 0.01 Kg/cm2 (1 Kpa) se determina con la siguiente relación:

100x1100xe1ee100x

hhE%

sed

do

o

ose

o

−

γγ

=+−

=∆

=

donde:

∆h = cambio de altura del especímen. ho = altura inicial ese = relación de vacíos después de estabilizarce la expansión bajo la carga de

asiento σse. eo = relación de vacíos inicial. γdo = peso unitario seco correspondiente a la relación de vacíos eo. γd se = peso unitario seco correspondiente a la relación de vacíos ese.

El porcentaje de expansión (%E) para levantar la presión vertical in situ (σ) o una presión vertical apropiada se determinará con la siguiente relación:

10011001

100% xxeeex

hhE

d

do

o

ovo

o

−=

+−

=∆

=γγ

donde:

e = relación de vacíos correspondiente a la presión vertical. γd = peso unitario seco correspondiente a la relación de vacíos e.

Método B

El porcentaje de expansión (%E) Para levantar la presión vertical (σvo), se determinará con la siguiente relación:

1001100xe1ee100x

hhE%

dvo

do

o

ovo

o

−

γγ

=+−

=∆

=

donde:

evo = relación de vacíos después de haberse estabilizado la expansión, bajo la carga

aplicado σvo. γdvo = peso unitario seco correspondiente a la relación de vacío evo.

Método C

El porcentaje de expansión (%E) que se obtiene para levantar la presión vertical in situ o una presión vertical correspondiente a eo se determina con la siguiente relación (Fig N° 4 c).

100xe1ee100x

hhE%

o

ovo

o +−

=∆

=

Ensayo de Expansión Método de Indice de Expansión Este método de ensayo basado en las Normas ASTM D4829 proporciona el índice del potencial de expansión de suelos bajo el estado inundado con agua. El índice de expansión es usado para medir la propiedad expansiva del suelo siendo comparables con otro índices tal como los límites de consistencia. EQUIPO

El equipo debe ser tal como el consolidómetro unidimensional o equivalente. Los discos porosos y papel filtro similares al del consolidometro unidimensional. Molde de compactación de especímen.- El molde de preparación del especímen será cilíndrico de dimensión de diámetro 101.9 mm y altura 50.8 diseñado para ajustar un anillo removible de 25.4 mm de altura y 101.9 mm de diámetro. Pisón.- El martillo de 50.8 mm (2.0 pulg) de diámetro, 2.5 kg (5.5 lib f) de peso con altura de caída libre de 305 mm (12 pulg) correspondiente al Método de Ensayo ASTM D698, Compactación Proctor Estándar. Muestra.- La muestra será seca, si está húmeda el secado puede ser al aire o con el uso del horno a temperatura de 60°c se deberá tamizar la muestra por la malla N° 4. Moldeo del Especímen Mezclar la muestra con un volumen de agua de tal manera que el contenido de humedad sea aproximado al óptimo del ensayo de compactación Proctor Estándar. La preparación del especímen será por compactación con el martillo, en el molde con dos capas iguales y 15 golpes cada capa y altura total de 51.0 mm, después recortar el especímen quitando las porciones superior e inferior del molde del anillo y nivelando. Se debe ajustar el contenido de humedad del especímen de tal manera que el grado de saturación sea 50 ± 1%; si el grado de saturación no está en este rango entonces quitar la muestra del molde y corregir el volumen de agua agregando o secando y compactar nuevamente el especímen. Alternativamente el índice de expansión a 50% de saturación puede ser calculado del índice de expansión medido para a una saturación con rango de 40 a 60%. Procedimiento del Ensayo Instalar el especímen compactado en el anillo del consolidómetro con los discos porosos superior e inferior con sus respectivos papeles filtro con una carga de 0.07 kg-cm2 (6.9 Kpa). Dejar por espacio de 10 min., después tomar la lectura del deformimetro con exactitud de 0.003 mm. Inundar el especímen en agua destilada haciendo lecturas periódicas de deformaciones por un periodo de 24 h o hasta que la proporción de expansión sea menos de 0.0005 mm/h. Sin embargo en ningún caso la toma de lecturas será menos de 3h. Luego de finalizado el ensayo quitar especímen del equipo determinar la masa, humedad, etc. Cálculo Cálculo del peso volumétrico, humedad e índice de expansión (EI). El índice de expansión se determinara con la siguiente relación:

1000xH

HEIo

∆=

donde: ∆H = Cambio de altura (D2 - D1) cm. Ho = Altura inicial La evaluación de un suelo potencialmente expansivo será según la siguiente tabla:

Indice de ExpansiónEI Potencial de Expansión

0 – 20 21 – 50 51 – 90 91 – 130

> 130

Muy bajo Bajo

Medio Alto

Muy alto CONCLUSIONES - La expansión de los suelos es el aumento de volumen, como resultado de los cambios

en el equilibrio de sus componentes mecánicos, físicos y químicos. - Los suelos potencialmente expansivos pueden ser identificados por métodos indirectos

y directos. Los métodos indirectos serán mediante la evaluación de las propiedades de índices, los métodos directos, mediante las pruebas de campo y laboratorio.

- Los ensayos de laboratorio se pueden evaluar en muestras de suelo inalteradas o

compactadas. - Las muestras inalteradas deben ser obtenidas siguiendo las normas de exploración de

campo. - Los ensayos de laboratorio se realiza mediante el uso de los equipos de consolidación

unidimensional, Norma ASTM D2435, en estado sumergido en agua desairada y destilada.

- En los ensayos de laboratorio para determinar el potencial de expansión o

asentamiento unidimensional, se realizarán ensayos de expansión libre bajo una carga de asiento, o se controla la expansión determinando la carga de control de expansión. Con este método se determina el porcentaje de expansión (%E), para una determinada presión vertical como puede ser la presión in-situ estimada u otra carga apropiada.

- Los ensayos realizados en muestras compactadas siguiendo las Normas ASTM D4829 nos determina el índice potencial de los suelos.

- Las estimaciones de expansión de suelos determinados por ensayos de laboratorio

pueden ser conservadores por algunas condiciones de campo como son:

• La expansión lateral y presión de confinamiento no son simulados. • La expansión en el campo usualmente ocurre bajo la presión de sobrecarga

constante dependiendo del agua, disponible en la cimentación o de las situación de desplante pudiendo ser cíclico.

REFERENCIAS 1. ASTM D4546-96 "ONE - DIMENSIONAL SWELL OR SETTLEMENT

POTENTIAL OF COHESIVE SOILS" 2. ASTM D4829-95 "EXPANSION INDEX OF SOILS". 3. F. H. CHEN "FOUNDATIONS ON EXPANSIVE SOILS".

4.

INFORME :SOLICITANTE :PROYECTO :UBICACION :FECHA :

Calicata : C - 6 Clasificación (S.U.C.S.) : SCMuestra : M - 2 Estado : InalteradoProfundidad (m) : 1.00 - 1.50 Carga de asiento (Kg/cm²) : 0.01

DATOS DEL ESPECIMEN Humedad inicial (ωo) % 5.24Altura ( h ) cm 1.90 Humedad final (ωf) % 13.22Diámetro ( φ ) cm 6.00 Grado de Sat. inicial (Gωo) % 40.85Grav. Esp. Rel. Sól. (Gs) 2.73 Grado de Sat. final (Gωf) % 98.76

0.00 0.000 19.00 2.02 0.0000.20 0.020 19.02 2.02 0.1050.50 0.040 19.04 2.02 0.2110.80 0.050 19.05 2.02 0.2631.00 0.060 19.06 2.02 0.3162.00 0.080 19.08 2.01 0.4214.00 0.100 19.10 2.01 0.5268.00 0.120 19.12 2.01 0.632

15.00 0.139 19.14 2.01 0.73230.00 0.160 19.16 2.01 0.84265.00 0.180 19.18 2.00 0.947140.00 0.193 19.19 2.00 1.016170.00 0.195 19.20 2.00 1.026305.00 0.200 19.20 2.00 1.053550.00 0.202 19.20 2.00 1.063

4160.00 0.211 19.21 2.00 1.1114565.00 0.212 19.21 2.00 1.1165595.00 0.213 19.21 2.00 1.1216080.00 0.214 19.21 2.00 1.1267055.00 0.215 19.22 2.00 1.1328495.00 0.216 19.22 2.00 1.1379935.00 0.216 19.22 2.00 1.13711375.00 0.216 19.22 2.00 1.13712815.00 0.216 19.22 2.00 1.13714255.00 0.216 19.22 2.00 1.137

0.05 0.000 19.216 2.00 0.0000.10 0.002 19.214 2.00 0.0100.20 0.036 19.180 2.00 0.1870.40 0.098 19.118 2.01 0.5100.80 0.164 19.052 2.02 0.8531.60 0.232 18.984 2.02 1.2073.20 0.232 18.984 2.02 1.2076.40 0.232 18.984 2.02 1.207

5.9365.936

5.9355.9365.9365.936

0.349

5.704

0.3650.3650.3650.3650.3650.3650.365

5.9345.933 0.365

ETAPA DE CONSOLIDACIONDef. Vertical

(%)

0.3580.3540.3490.349

5.9225.931 0.3655.932 0.365

-----

ETAPA DE EXPANSION

5.8805.900

0.3500.351

5.859

5.7405.720

0.353

--------------------

0.3610.363

0.3540.3540.3560.3570.3590.360

5.913

0.3650.3650.363

0.3640.3640.3640.364

5.9155.920

5.7045.704

5.9345.9005.8385.772

Lect. dial(mm)

Expansión(mm)

Altura(mm)

5.936

5.7605.7705.7805.8005.8205.840

Dens. Seca(g/cm³)

Relac. Vacíos(e)

Expansión(%)

Carga(Kg/cm²)

Lect. Final(mm)

Asent.(mm)

Alt. Prom.(mm)

Dens. Seca(g/cm³)

Relac. Vacíos(e)

Tiempo(min)

POTENCIAL DE EXPANSION O ASENTAMIENTO DE SUELOS COHESIVOS (ASTM - D4546, METODO A)

: ----- Calicata : C - 6: ----- Muestra : M - 2: ----- Profundidad (m) : 1.00 - 1.50: ----- Clasific. (S.U.C.S.) : SC: ----- Estado : Inalterado

0.00 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 0.0000.13 0.13 0.019 0.13 0.050 0.13 0.035 0.13 0.0400.25 0.25 0.020 0.25 0.050 0.25 0.038 0.25 0.0420.50 0.50 0.021 0.50 0.050 0.50 0.038 0.50 0.043

1 1 0.023 1 0.050 1 0.039 1 0.0442 2 0.024 2 0.050 2 0.042 2 0.0474 4 0.024 4 0.051 4 0.045 4 0.0508 8 0.025 8 0.052 8 0.048 8 0.052

15 15 0.027 15 0.055 15 0.048 15 0.05330 30 0.029 30 0.058 40 0.049 30 0.05470 60 0.030 70 0.060 90 0.055 60 0.056

155 0.033 995 0.062 140 0.057 160 0.059215 0.034 320 0.059 230 0.061

1415 0.066 640 0.0651420 0.068

ETAPA DE CARGA

FECHA

INFORMESOLICITANTPROYECTOUBICACION

0.10 Kg/cm² 0.20 Kg/cm² 0.40 Kg/cm² 0.80 Kg/cm² 1.60 Kg/cm²Tiempo(min)

Deform.(mm)

Tiempo(min)

Deform.(mm)

Tiempo(min)

Deform.(mm)

Tiempo(min)

Def.(mm)

Tiempo(min)

Deform.(mm)

0.0000.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.0020.002

POTENCIAL DE EXPANSION O ASENTAMIENTO DE SUELOS COHESIVOS (ASTM - D4546, METODO A)

INFORME : -----SOLICITANTE : -----PROYECTO : -----UBICACION : -----FECHA :

Calicata : C - 6 Clasific. (S.U.C.S.) : SCMuestra : M - 2 Estado : InalteradoProfundidad (m) : 1.00 - 1.50 Carga de asiento (Kg/cm²) : 0.05

coordenadas para calcular�"a" 0.20 5.71 eje X L cero exp.0.20 5.74 0.10 5.710.80 5.77 14255.00 5.71

Tangente de expansión�prima 25.70 5.91 a = 0.01 K = 1.948709.64 5.94 b = 5.89 x = 87.19

Tangente de expansión�secun 0.10 5.71 c = 0.07 y = 5.91190.55 5.94 d = 5.78 Expansión = 1.05

Linea de expansión 87.19 5.91 5.96 0.2087.19 5.71 6.01

T1=0.8 min0.10 5.770.80 5.77

T¼=0.2 min0.10 5.740.20 5.74

Expansión = 1.05 %

-----

CURVA DE EXPANSION

T1 = 0.8 min

T¼ = 0.2 min

a

a

←Inicio de expansión

5.7

5.8

5.8

5.9

5.9

6.0

0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0 100000.0Tiempo (min)

Lec

tura

del

dia

l (m

m)

POTENCIAL DE EXPANSION O ASENTAMIENTO DE SUELOS COHESIVOS (ASTM - D4546, METODO A)

Exp

ansi

ón =

0.2

mm

ResultadoExpansión = 1.05 %

Expansión SecundariaExpansión Primaria

: -----: -----: -----: -----: -----

: C - 6 Clasific. (S.U.C.S.) :: M - 2 Estado :: 1.00 - 1.50 Carga de asiento (Kg/cm²) :

0.1 Kg/cm² 0.2 Kg/cm²

0.4 Kg/cm²

0.8 Kg/cm² 1.6 Kg/cm² 3.2 Kg/cm² 6.4 Kg/cm²0.01 0.00 0.01 0.00 0.03 0.04 0.03 0.10 0.03 0.16 0.03 0.23 0.03 0.230.36 0.00 0.36 0.02 0.36 0.09 0.36 0.13 0.36 0.20 0.03 0.23 0.03 0.230.50 0.00 0.50 0.02 0.50 0.09 0.50 0.14 0.50 0.21 0.03 0.23 0.03 0.230.71 0.00 0.71 0.02 0.71 0.09 0.71 0.14 0.71 0.21 0.03 0.23 0.03 0.231.00 0.00 1.00 0.03 1.00 0.09 1.00 0.14 1.00 0.21 0.03 0.23 0.03 0.231.41 0.00 1.41 0.03 1.41 0.09 1.41 0.14 1.41 0.21 0.03 0.23 0.03 0.232.00 0.00 2.00 0.03 2.00 0.09 2.00 0.14 2.00 0.21 0.03 0.23 0.03 0.232.83 0.00 2.83 0.03 2.83 0.09 2.83 0.15 2.83 0.22 0.03 0.23 0.03 0.233.87 0.00 3.87 0.03 3.87 0.09 3.87 0.15 3.87 0.22 0.03 0.23 0.03 0.235.48 0.00 5.48 0.03 5.48 0.09 6.32 0.15 5.48 0.22 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 7.75 0.03 8.37 0.10 9.49 0.15 7.75 0.22 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 12.45 0.04 31.54 0.10 11.83 0.16 12.65 0.22 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 14.66 0.04 31.54 0.10 17.89 0.16 15.17 0.23 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 14.66 0.04 31.54 0.10 37.62 0.16 25.30 0.23 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 14.66 0.04 31.54 0.10 37.62 0.16 37.68 0.23 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 14.66 0.04 31.54 0.10 37.62 0.16 37.68 0.23 0.03 0.23 0.03 0.238.37 0.00 14.66 0.04 31.54 0.10 37.62 0.16 37.68 0.23 0.03 0.23 0.03 0.23

SCInalterado

INFORMESOLICITANTEPROYECTOUBICACIONFECHA

MuestraProfundidad (m)

Calicata

0.01

CURVAS DE ASENTAMIENTO0.0

0.1

0.1

0.2

0.2

0.30 5 10 15 20 25 30 35 40

Tiempo (min)

Def

orm

ació

n (m

m)

0.1 Kg/cm²0.2 Kg/cm²0.4 Kg/cm²0.8 Kg/cm²1.6 Kg/cm²3.2 Kg/cm²6.4 Kg/cm²12.8 Kg/cm²

POTENCIAL DE EXPANSION O ASENTAMIENTO DE SUELOS COHESIVOS (ASTM - D4546, METODO A)